2006年国家火炬计划项目可行性研究报告XX径高钢级直缝双面埋弧焊钢管产业化出口示范国家火炬计划产业化项目可行性研究报告目录一、概述71.1 背景71.2 技术开发状况71.2.1 对UO即组的改进81.2.2 旋弯式JCOEM组技术改进91.3 现有产业规模151.4 项目产品的用途及性能161.5 投资的必要性及预期经济效益161.6 企业实施本项目的优势16二、技术可行性分析172.1 技术路线和项目成熟性172.1.1 工艺路线172.1.2 技改内容182.1.3 1.3项目成熟性182.2 技术的合理性182.3 关键技术的先进性和效果192.4 项目产品技术性能水平与国内外同类产品的比较201.1.1 1性能、组织、外观201.1.2 4.2静水压和爆破试验231.1.3 无损检测241.1.4 国家石油管材质量监督检验中心检测结论242.5项目承担单位在实施本项目中的优势252.5.1 技术优势252.5.2 产业化优势25三、项目成熟程度253.1 项目成熟程度253.2 市场反馈及用户意见263.3 项目产品知识产权情况26四、项目产品的市场需求及风险分析264.1 国内市场需求规模和产品发展前景264.2 项目产品在国内市场的竞争优势274.3 项目产品国际市场需求及增长趋势274.4 项目产品国际市场竞争优势及替代进口分析274.5 风险因素分析及相关对策28五、投资估算及资金筹措285.1 投资估算285.2 资金筹措方案28六、项目产品经济和社会效益分析296.1 经济效益分析296.2 财务分析结论296.3 社会效益分析297.综合实力和产业基础307.1 企业员工构成307.2 项目负责人简介307.2.1 主要业绩307.2.2 主要论文发表情况及其他科研经历307.3 企业科研投入及管理体系317.4 项目产品的产业基础和条件31八、项目实施进度计划32九、其它329.1 环境保护措施329.2 劳动保护和安全329.3 附件32十、结论3341.1目乐油气输送管道作为调配油气资源的一种重要运输工具，具有远距离输送量大、工作效率高、综合经济效益好等优势，因而在石油工业中发挥着自己越来越重要的作用。从世界经济长远发展对能源消耗的趋势看，今后油气管道的新建、修建和扩建等工作需要得到加强，这为管道钢管产品的市场需求提供了极大的潜力。直缝双面埋弧焊接钢管作为管道输送工程项目建设过程中所采用的主要产品，一方面具有使用数量大、品种规格多、精度要求高等特点；另一方面，从目前新发现的油气田数量以及储备量来看，大型油气田主要集中在沙漠、深海、以及极地的冻土地带，这使得管道输送过程必须更加重视生态环境保护、节能降耗、提高工作效率等突出的经济和社会问题。管道输送工程建设在上述两方面的要求，加大了焊管产品的制作技术难度。从直缝埋弧焊管生产技术发展看，管道钢管材质升级、管道钢管大口径化、耐高压化已成为管线焊管及其配套产品技术发展的总体趋势，这也为直缝埋弧焊钢管制造企业进行新产品开发和生产技术改造指明了方向。因此，我国管道焊管加工制作企业必须积极、主动地解决管道输送所面临的上述技术问题，不断更新焊管制作装备、改进工艺技术，开发新产品，满足管道焊管制作的各项技术标准，以高端技术产品来策应我国“国家西部大开发战略”、“国家石油、天然气南下太平洋战略”以及“石油、天然气资源走出去战略”。虽然我国用于油气输送的直缝双面埋弧焊管的生产历史不到10年，但是这种产品的生产技术发展步伐很快。在2000年以前，国内相关生产企业在争取国际重大工程的招标活动中，特别是在焊管高端技术产品(例如，海底输气管)的市场竞争中，长期居于不利的被动地位。从2000年以后，番禺珠江钢管有限公司(简称PCK下同)利用所引进的UOEM组，成功组织了直缝双面埋弧焊管产品的生产，打破了国际垄断，并促进了国内钢铁冶金、热控轧技术在管线钢产品方面的开发力度。在将近十年的发展中，PCKt后获得美国石油协会API、英国皇家标准协会BSI、香港品质保证局ISO认证、英国劳氏船级社LR认证、法国船级社BV认证、挪威船级社DNV等标准协会的生产许可会标，并在国际上树立了企业“PCK良好的品牌形象，企业经济效益显著，成为同行业中具有重要影响力的大型民营科技型企业。以此为基础，PCK为进一步促进企业新产品产业化发展，向科技主管部门提交大口径直缝双面埋弧焊钢管工艺技术及系列产品研究开发项目的申请。1.2技术开发状况我公司新产品不断开发，取决于制造技术水平的不断提升。PCK先后获得刨边机、扩径机、预弯机等18项制管技术专利，焊管成型、焊接、检测等方面的技术都明显提高。目前1422(mm父19.8(mm,X70材质JCOEt缝双面埋弧焊钢管产品和914(mrmx15.4(mm,X80材质UOEt缝双面埋弧焊管线钢管产品技术已经圆满完成生产试验任务，焊管产品质量和生产技术已经达到国内领先和国际先进水平。总结番禺珠江钢管在技术开发所走过的道路，主要做了以下工作。1.2.1 对UO即组的改进UOE制管工艺是世界上最先进焊管工艺，1999年PCK引进的UOE旱管生产线，并进行了现代化生产技术的改造，是我国首条UOE旱管生产线，在我国焊管发展史上具有里程碑的意义。本公司引进的美国UOE设备，是上世纪50年代的产品。在那个年代，电器自动化控制只能通过接触器、继电器、模拟控制模块等来完成。在科技飞速发展的今天，这些已远远不能达到自动化控制要求。所以，我公司在基本上遵照原控制要求的前提下，对于控制系统作了更新换代的改进。这不仅使UOE焊管机组达到了现代化的控制，而且将故障率降到了最低。主要生产工序采取了自动控制，保证了生产的高效、流畅。技改内容主要包括：全线设备采用西门子PLC控制。这样一来，就大大地减化了接触器、继电器的数量，使繁琐的控制线路变的简单，同时也使设备的自动化程度有了很大的提高。在刨边机上，应用了最先进的激光自动测长记录系统，来随时监控刨边机后钢板宽度，有效地保证刨边的宽度。部分设备采用了微机控制。在O机控制中，我们通过微机一PLC一压力传感器三位一体，来达到压力控制、动作控制及数据采集的全过程一体化控制。在水压扩径机和水压试验机的压力控制中，我们通过微机与压力系统的直接通讯来完成压力控制、数据采集、数据存储、曲线打印和历史查询等一系列复杂操作及控制。焊接系统多丝高速的改进。在原美国的焊接系统中，内、外焊都只有两丝交流。我公司引进之后，在原来的基础上又增加了一丝直流，使焊接系统变成了DC-AC-AC,且焊接电源和控制系统全部采用美国林肯公司的设备，保证了焊接规范的稳定性。在焊接控制器中加装了断弧和失压的报警系统，来控制外围因素对焊接造成的影响。在外焊还加装了焊缝激光跟踪、焊头调整机构等装置，使焊接系统操作方便、简捷可靠。在自行开发的机械扩径机控制系统中，采用了西门子的可编程控制器和人机界面触摸屏来进行控制和监控，设计出了智能型机器。操作者只需输入扩头直径、钢管壁厚和扩径后的管径及每次扩径长度等参数，启动后系统就会以自动或手动的方式来进行扩径。设置了钢管的自动称重和测长装置。该系统用的是CCD成像测量法来测量每一支钢管的重量。并最终以报表的形式自动打印出来。在随后的多年生产中，该套设备为国家建设油气管线项目做出重要贡献：2001年11月，生产出我国首支UOEg缝埋弧“钢管。2002年5月生产出首支西气东输。1016X17.5mm/X70钢级的样品管。2002年7月生产出首支耐火耐侯用直缝埋弧焊钢管（。508X12.5mm/WGJ510C2?W级）的样品管，用于我国国家大剧院工程。2002年10月PCKBX70钢级系列UOE旱管系列产品通过了广州市经济委员组织的鉴定。2003年5月生产出我国首支海底用直缝埋弧焊钢管（。711X15.9mm/X60钢级），用于我国东海春晓气田海底管道工程。2003年8月生产出我国首支抗HIC/SSCC酸性环境用直缝埋弧焊钢管（。609.8X12.7mm/X65钢级)，用于出口伊朗国家石油酸湿管道输气项目。2004年5月生产出我国首支完全国产化的海底用直缝埋弧焊钢管(。508x14.3mm),用于我国南海番禺/惠州气田海底管道工程。1.2.2 旋弯式JCOE机组技术改进(1)成型机改造改造完后的成型机参见图2.2-1所示。原成型机功率较小，不能对高钢级厚钢板进行成型加工。将原副头被动支持架改为动力支持架，在副头上加装4台液压马达驱动，连同主动头上的4台液压马达，一共8台液压马达同时驱动芯轴辐的旋转，同时增加控制芯轴压下油缸数目至8个，成型能力较改造前提高一倍，同时由于主副头同时驱动，有效的根除了以前出现的钢管成型扭曲问题。图1.2.2-1成型机改造另外对芯轴的夹钳装置进行了改造，夹钳由原来的固定夹钳变为油缸控制的活动夹钳，保证成形后制品具有良好的弯曲弧度，极大程度的消除了直边，消除了嘛嘴现象，有利于减少钢管焊接后的残余应力，同时极大的提高了生产效率，由以前的日产量不足0.6km/日提高到现在的日产量1.5-1.8km/日，产量翻了2-3倍。生产较小口径钢管时，芯轴细长刚性不足，将直接影响正常生产，为此研制出防偏装置2台，较好的解决了小芯轴的刚性问题，满足日常生产的要求。(2)增加后弯机直缝焊接钢管连续旋弯式JCO成型制品的“直边”缺陷，是目前成型设备条件下无法完全克服的缺陷，钢板完成旋弯后进行后弯是一个克服钢板“直边”现象的合理思路，是对JCO成型的一个重要补充。工艺总体设计中，采用试验方法分析JCO成型过程中“直边”的产生原因，研究了制品直边弧形化的成型的主要影响要素，形成“后弯”成型过程设计的构想，设计原理如图1.2.2-2所示，是JCO成型后制品直边弧形化过程示意，在制品的纵向设计排辐，逐步完成各部分的变形。后弯试从而保证了焊接后残余应力的最小化。后验表明，所采用设备对减小制品的直边度起了良好的效果,弯机设备参见图1223所示。左凸辐图1.2.2 -2后弯成型示原理示意图图1.2.2 3后弯机(3)机械扩径自主设计机械扩径机是由自己设计、制造，拥有独立知识产权的焊管整型设备，为双工位布局，既可以对钢管整体扩径，又可以对管端进行整型，实现一机两用，扩径头是机械扩径机的关键部件。扩径头是由多个扇形块组成的芯棒安装在楔形体上，而楔形体固定在液压缸的活塞杆上。当液压缸活塞和楔形体向右移动时，由于构成芯棒表面的扇形向外扩展，使芯棒圆周增大。楔形块的力借助斜块通过扇形板作用在钢管上，从而使与芯棒接触的一段钢管得到扩径。当活塞和楔形体向左移动时，钢管与芯棒脱离开，以便再次送进，进行下一段钢管的扩径。机械扩径首先是将直焊缝对准扩径头模具上的槽，然后将钢管分步送入扩径头一段一段地进行(扩径长度一般为0.91.0m),最后完成全长钢管的扩径。机械扩径作业参见图1.2.23。扩径机的作用：矫正由焊接造成的钢管变形，使钢管的椭圆度和平直度达到要求的尺寸精度；减少或消除在制管过程中引起的包辛格效应，提高钢管的屈服强度；消除钢管成型和焊接部位的残余应力。图1.2.2-3机械扩径作业现场(4)JCOE水压试验机JCOE生产线引进之初，只适合于结构钢管、打桩管的制造，不要求对钢管进行水压试验。我公司引进该生产线后，瞄准国内外管线钢管的制造，于2000年从我国大连引进了水压试验机并在生产过程中结合